Почему мы должны использовать MEMS GNSS/INS?

Основные положения

Продукт: MEMS GNSS/INS компании Micro-Magic Inc., включая модель I3500 для картографических применений.

Характеристики: компактные размеры и малый вес для удобной интеграции; нестабильность нулевого смещения гироскопа 2,5°/ч; угловое случайное блуждание 0,028°/√ч; MEMS-акселерометр с диапазоном ±6g и нестабильностью нулевого смещения менее 30 мкg; интеграция GNSS для абсолютного позиционирования.

Преимущества: экономичность, низкое энергопотребление, гибкость размещения и пригодность для разных применений, включая БПЛА и авиацию, с повышением точности навигации за счет объединения данных INS и GNSS.

По сравнению с другими решениями INS, MEMS GNSS/INS отличается меньшими размерами, массой, энергопотреблением и стоимостью. Инерциальные навигационные системы на базе MEMS подходят для большинства задач, включая морскую и наземную съемку, UGV, вертолеты, наведение антенн, робототехнику и БПЛА. В этой статье рассмотрены пять ключевых преимуществ использования MEMS GNSS/INS.

Что такое MEMS GNSS/INS?

Интегрированная навигация MINS/GNSS представляет собой объединение информации от MINS (MEMS INS) и GNSS (глобальной навигационной спутниковой системы). Такая интеграция сочетает сильные стороны обоих решений и позволяет получать точные результаты PVA: положение, скорость и ориентацию.

Преимущества и недостатки INS и GNSS взаимно дополняют друг друга. Поэтому объединение этих технологий позволяет получать непрерывные, высокочастотные, долговременные и кратковременные точные комплексные навигационные параметры. В системах INS/GNSS или GNSS/INS GNSS-измерения подавляют дрейф инерциальной навигации, а INS сглаживает результаты GNSS и компенсирует перерывы сигнала.

Пять причин использовать MEMS GNSS/INS

Процессы изготовления MEMS-устройств высокоэкономичны благодаря массовому производству, характерному для полупроводниковой отрасли. Это снижает себестоимость и делает MEMS INS доступнее для широкого круга авиационных применений. MEMS GNSS/INS обходится дешевле, чем INS на базе FOG.

Легкий и компактный

По своей природе MEMS-устройства создаются в микромасштабе и измеряются микрометрами. Поэтому INS на базе MEMS отлично подходит для транспортных средств и машин с ограниченной полезной нагрузкой.

Если взять авиацию как пример, компактные размеры MEMS GNSS/INS делают такие устройства удобными для установки в воздушных судах, где пространство ограничено. Это упрощает интеграцию в существующие системы и дает больше свободы при проектировании, потенциально освобождая место под дополнительное оборудование или полезную нагрузку. Малый вес MEMS INS также помогает уменьшить общую массу летательного аппарата, что важно для повышения топливной эффективности и летных характеристик.

Гибкость размещения

Более компактная природа MEMS-технологии позволяет устанавливать INS в различных положениях. Компактность и эффективность MEMS INS упрощают интеграцию с современной электроникой и системами автоматизации. Такая адаптивность способствует созданию более совершенных систем управления и повышает общую функциональность современных летательных аппаратов.

Низкое энергопотребление

Технология MEMS развилась до уровня, когда можно существенно снизить энергопотребление за счет циклического питания и режимов пониженной мощности. Устройства MEMS GNSS/INS рассчитаны на меньшее энергопотребление по сравнению с традиционными решениями INS. Это дает выгоду для бортовой электрической системы, снижает эксплуатационные затраты и повышает энергоэффективность. Для приложений с батарейным питанием, таких как БПЛА или малые самолеты, это позволяет увеличивать длительность миссии и расширять эксплуатационные возможности, снижая необходимость частой подзарядки.

Интеграция GNSS

Как и любая инерциальная навигационная система, MEMS GNSS/INS не может самостоятельно определять абсолютное положение. Сама по себе MEMS INS определяет относительное положение носителя от известной стартовой точки, учитывая пройденный путь и ориентацию. Когда MEMS INS объединяется с GNSS, система получает преимущества спутниковой технологии и может точно определять абсолютное положение на Земле. Совместная работа этих двух навигационных технологий обеспечивает высокий уровень точности.

Отличное решение

Компания Micro-Magic Inc. находится на переднем крае технологий инерциальной навигации и недавно представила три MEMS INS с поддержкой GNSS разного уровня точности: картографический, тактический и промышленный. В частности, картографический MEMS INS I3500 обеспечивает нестабильность нулевого смещения 2,5°/ч и угловое случайное блуждание 0,028°/√ч, а также оснащен высокоточным MEMS-акселерометром с широким диапазоном измерений ±6g и нестабильностью нулевого смещения менее 30 мкg.

Что еще важнее, в интегрированной навигационной системе INS использует свою высокую кратковременную точность, чтобы обеспечивать GNSS непрерывной и полной навигационной информацией. В свою очередь GNSS помогает оценивать параметры ошибок INS, например смещения, что приводит к более точным наблюдениям и уменьшению дрейфа INS. GNSS обеспечивает стабильную долговременную точность, задает начальные значения положения и скорости, а также через фильтрацию корректирует накопленные ошибки MEMS INS. Именно поэтому ER-GNSS/MINS-01 является действительно отличным решением.